發(fā)布時(shí)間：2017-12-31 23:13

  本文關(guān)鍵詞：基于密度泛函理論的La摻雜γ-TiAl體系結(jié)構(gòu)延性與電子性質(zhì)　出處：《物理學(xué)報(bào)》2017年06期 　論文類型：期刊論文

  更多相關(guān)文章： La摻雜γ-TiAl 晶體結(jié)構(gòu) 延性 電子性質(zhì)

【摘要】：采用基于密度泛函理論的第一性原理方法,計(jì)算研究了La替位Ti或Al且摻雜濃度分別為1.85 at.%,2.78 at.%,4.17 at.%,6.25 at.%,8.33 at.%,12.5 at.%的γ-Ti Al合金的晶體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和延性等性質(zhì).結(jié)果顯示,雜質(zhì)La濃度x 12.5 at.%,各個(gè)體系均具有較好的能量穩(wěn)定性,即在一定條件下它們是可以實(shí)驗(yàn)制備的,且摻雜合金體系的密度4.6 g·cm~(-3).La摻雜引起晶格參量變化進(jìn)而導(dǎo)致合金體系的軸比發(fā)生變化.La的低濃度(x 6.25 at.%)摻雜使合金體系的軸比相較純?chǔ)?Ti Al更接近于1,這對(duì)于改善材料的延性極為有利,其中Ti_(11)La Al_(12)體系的軸比最接近于1,預(yù)報(bào)其延性最佳.通過(guò)對(duì)比Ti_(11)LaAl_(12)和Ti_(12)Al_(12)體系的布居數(shù)、電荷密度和電子態(tài)密度,發(fā)現(xiàn)Ti_(11)LaAl_(12)體系延性改善的電子因素為:摻雜使體系內(nèi)Al(Ti)原子軌道上的電子重新分布,Ti-d軌道和Al-p軌道的電子數(shù)均減小,可被p-d雜化軌道局域化的電子數(shù)減小,p-d軌道雜化鍵強(qiáng)度降低,從而使位錯(cuò)移動(dòng)的阻力減少,延性得以明顯改善.電子重新分布改變了部分化學(xué)鍵的性質(zhì),部分Al—Ti共價(jià)鍵轉(zhuǎn)化為Al—La離子鍵,部分Ti—Ti共價(jià)鍵轉(zhuǎn)化為Ti—La金屬鍵,它們的共價(jià)性及方向性明顯降低,材料金屬性增強(qiáng).在摻雜體系中Al—Al鍵的平均強(qiáng)度減弱,Al—Ti鍵和Ti—Ti鍵的平均強(qiáng)度增強(qiáng),三者的強(qiáng)度差異明顯減小,晶體結(jié)構(gòu)的各向異性程度降低.
[Abstract]:The first principle method based on density functional theory is used to calculate and study La substitution Ti or Al with doping concentration of 1.85 at.0.78 at.%. 4.17 at 6.25 at.and 8.33 at.and 12.5 at.% of 緯 -TiAl alloy. The results show that the crystal structure, stability and ductility of 緯 -TiAl alloy are stable and ductile. The impurity La concentration x 12.5 at., each system has good energy stability, that is, they can be prepared experimentally under certain conditions. The density of doping alloy system is 4. 6 g 路cm~(-3).La doping, which leads to the change of lattice parameters, which leads to the change of axial ratio of alloy system. The axis of the alloy system is more similar to that of pure 緯 -Ti Al than that of pure 緯 -Ti Al. This is very beneficial to improve the ductility of the material, in which the axial ratio of Ti_(11)La Als12) system is the closest to 1. By comparing the population density, charge density and electronic density of state of tititiao 11LaAlAlC12) and Titip 12AlAlC12) system, its ductility is predicted to be the best. It is found that the electronic factor for the improvement of ductility of titii _ (11) La _ Al _ S _ 12) system is that doping causes the redistribution of electrons on the Al _ (Ti) atomic orbitals in the system. The number of electrons in both Ti-d and Al-p orbitals is reduced, and the intensity of hybrid bond is reduced by the number of localized electrons in p-d hybrid orbitals, thus reducing the resistance of dislocation movement. The ductility was improved obviously. The redistribution of electrons changed the properties of some chemical bonds, and some of the Al-Ti covalent bonds were converted into Al-La ionic bonds. Some Ti-Ti covalent bonds were transformed into Ti-La metal bonds, their covalence and directivity were obviously decreased, and the metallic properties of the materials were enhanced. The average strength of Al-Al bonds in doped system was weakened. The average strength of Al-Ti bond and Ti-Ti bond is enhanced, the difference of strength between the three bond and the anisotropy of crystal structure is decreased obviously.
【作者單位】： 中國(guó)民航大學(xué)理學(xué)院低維材料與技術(shù)研究所;中國(guó)民航大學(xué)中歐航空工程師學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):11304380) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(批準(zhǔn)號(hào):3122014K001)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O469
【正文快照】： 添加合金元素是改善該類合金延性的有效途徑之1引言一[14,15],例如,添加V,Cr,Mn和Nb等均可改善雙相Ti Al合金的延性.最近,通過(guò)摻雜稀土元素來(lái)Ti Al合金因具有高比強(qiáng)度、較好的抗氧化性和改善金屬間化合物延性的方法也引起了人們的關(guān)抗蠕變性能以及低密度而成為航空航天、汽車

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